Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/47277
Type: Tese
Title: Ab initio investigations in two-dimensional nanomaterials: electronic and structural properties
Other Titles: Investigações em primeiros princípios de nanomateriais bidimensionais: propriedades eletrônicas e estruturais
Authors: Alan Custódio dos Reis Souza
First Advisor: Mário Sérgio de Carvalho Mazzoni
First Co-advisor: Matheus Josué de Souza Matos
First Referee: Ricardo Wagner Nunes
Second Referee: Ariete Righi
Third Referee: Roberto Hiroki Miwa
metadata.dc.contributor.referee4: Solange Binotto Fagan
Abstract: The search for new two-dimensional materials with properties suitable for technological applications is attracting growing interest among condensed matter physicists. It is very important to use theoretical methods to investigate the electronic and structural properties of these materials, given that they can present a series of exotic properties that are of great physical and chemical interest. One of the most successful theories in this area is the density functional theory, which allows the investigation of nanomaterials without the use of any empirical parameters and with excellent computational efficiency. In this thesis, we seek to use the density functional theory to study the two-dimensional version of antimony (antimonene) from several points of view: First, we studied the electronic and structural transitions undergone by few layers antimonene functionalized by different chemical groups. Second, we investigated the mechanisms for flat band emergence on the twisted antimonene bilayer electronic bandstructure. Then, we also used ab initio molecular dynamics to study the effects of low temperature on the vibration modes of the antimonene monolayer. Finally, in collaboration with the Nanoscopy laboratory at UFMG, we studied the electronic and structural transitions undergone by graphene/hexagonal boron nitride heterostructures compressed in atomic force microscopy experiments. In general, we observed several interesting properties that confirm antimonene as a promising nanomaterial for technological applications and as a platform to investigate exotic physical properties.
Abstract: A busca por novos materiais bidimensionais com propriedades adequadas para aplicações tecnológicas reúne um interesse cada vez maior dentro da comunidade de matéria condensada. De fato, é de grande importância a utilização de métodos teóricos para investigar as propriedades eletrônicas e estruturais desses materiais, dado que os mesmos podem apresentar uma série de propriedades exóticas com grande interesse físico e químico. Uma das teorias de maior sucesso nessa área é a teoria do funcional da densidade, que permite a investigação de nanomateriais sem a utilização de parâmetros empíricos e com excelente eficiência computacional. Buscamos nessa tese empregar a teoria do funcional da densidade para estudar a versão bidimensional do antimônio (o antimoneno) através de diferentes pontos de vista: Primeiro, estudamos as transições eletrônicas e estruturais sofridas por poucas camadas de antimoneno funcionalizadas por diferentes grupos químicos. Em segundo lugar, investigamos os mecanismos para emergência de bandas planas na estrutura de bandas eletrônicas de bicamadas de antimoneno giradas. Em seguida, também utilizamos dinâmica molecular livre de parâmetros empíricos para estudar os efeitos de baixa temperatura nos modos de vibração de uma monocamada de antimoneno. Por último, em colaboração com o laboratório de Nanoscopia da UFMG, estudamos as transições eletrônicas e estruturais sofridas por heteroestruturas de grafeno/nitreto de boro hexagonal ao serem pressionadas em experimentos de microscopia de força atômica. De forma geral, observamos diversas propriedades interessantes que ratificam o antimoneno como um nanomaterial promissor para aplicações tecnológicas e como plataforma para investigar propriedades físicas exóticas.
Subject: Nanomateriais
Teoria do Funcional da Densidade
Fônons
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/47277
Issue Date: 30-Aug-2022
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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